16流域水污染经济损失计量模型

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水利学报；2003年10月；文章编号:0559-9350(2003)10-0；流域水污染经济损失计量模型；李锦秀,徐嵩龄12；(1.中国水利水电科学研究院水环境研究所,北京1；关键词:水污染;经济损失;计量模型;流域；中图分类号:X522文献标识码:A；我国日益恶化的水环境对国家经济和社会生活造成极大；[1～5][6～8]全国或流域尺度采用分项求和法；1流域

水　　利　　学　　报

　2003年10月

文章编号:0559-9350(2003)10-0068-07SHUILI　　XUEBAO第10期

流域水污染经济损失计量模型

李锦秀,徐嵩龄12

(1.中国水利水电科学研究院水环境研究所,北京　100038;2.中国社会科学院环境与发展研究中心,北京　100732)摘要:作者首先在理论上提出一般水污染经济损失计量概念性框架,包括水污染经济损失经济学含义及其分项设置、损失计算的数学处理方法;其次,针对流域大尺度区域,基于水质-经济影响关系曲线的主要特征,构建双曲函数型水污染经济损失计量模型和参数确定方法;最后以经济发达且水污染十分严重的太湖流域为例,进行流域水污染经济损失计量模型的实践应用研究。

关键词:水污染;经济损失;计量模型;流域

中图分类号:X522文献标识码:A

我国日益恶化的水环境对国家经济和社会生活造成极大危害。从水资源自然分布特点和水资源管理需求考虑,流域是一个最具重要性的尺度。我国迫切需要对流域层面的水污染经济损失进行计量,以便为一系列的流域水资源保护规划及其标准的制定、水污染治理策略的选择等提供必要依据,也为改善我国水资源管理的核算体系提供基础。水污染经济损失计量问题,涉及社会经济和水环境两个庞大的系统,十分复杂,迄今在国内外尚未获得成熟的解决。针对我国严重的水污染状况,研究者们从

[1～5][6～8]全国或流域尺度采用分项求和法计算水污染经济损失量。此类成果一方面由于没有一套规范化的水污染经济损失分解方法,导致各类研究成果由于计量分项设置不统一,相互间缺乏可比性,以至削弱计量结果的可信性;另一方面大尺度水污染损失计算的参数通常主要借助于几个典型区域的调查数据,由于研究成果没有建立起水污染与经济损失之间的相关关系,难以有效实现典型区域成果向面上的空间扩展,以及现时成果在时间上的更新计算,从而影响研究成果的可靠性和实用性。近几年,研究者们通过建立水污染经济损失数学模型进行损失计算,在扩展水污染经济损失的可计算性方面取得了重要进展,具有广阔的应用前景。但是,由于水污染对社会经济影响关系错综复杂,不同作者对水质和经济损失的理解与表示方式存在一定的差异,建立的数学模型形式各异。典型的有指数函数法[8～10][8～12]、幂函数法[11]、索洛方程法[13]等。各类数学模型的变量设置及其数学表达式物理概念尚不够清晰,与需要模拟的水质-经济影响关系之间仍有一定距离。本文试图从如何提高数学模型准确性和实用性方面进行一些探索性研究,结合国民经济核算体系以及我国通用的水质标准分类和评价方法,首先在理论上研究建立流域水污染经济损失计量模型和参数确定方法;其次以经济发达且水污染十分严重的太湖流域为例,进行流域水污染经济损失计量模型的实践应用研究。期望能为我国全面进行流域水污染经济损失核算提供技术支持。

1　流域水污染经济损失计量模型

1.1　一般水污染经济损失计量概念性框架

1.1.1　计量分项设置及其经济学涵义　水污染经济损失是指由于水环境质量下降造成的水服务功能收稿日期:2002-08-19

作者简介:李锦秀(1965-),女,江苏南通人,教授级高级工程师,主要从事水环境研究。

的破坏,进而导致的经济损失。这一损失通常包括两个方面:(1)因为水质不合格,或虽暂时合格但存在恶化趋势,为避免由此产生的污染危害,水管理者与水使用者所支付的抵御性费用(defensiveex-penditure);(2)水使用者因水污染而直接遭受的经济损失。

分析水在社会经济发展中的功能作用,水污染对人类活动的影响具体反映在对人类的生产领域与消费领域,在经济学性质上可以分为两类:一类是对生产部门的影响;另一类是对消费部门的影响。其中生产部门应体现在第一产业(农业)、第二产业(工业)和第三产业(服务业);消费部门包括公用事业、家庭生活等,构成水污染经济损失计量的两大分类和5个常规损失计算分项。分项水污染经济损失量经济学涵义、分项可加性及其加总后的经济学涵义如下:①水污染对生产部门的影响。包括产值与成本两个方面,由于水污染将造成生产部门产值减少或者生产成本增加,这两方面损失均属于GDP意义上的损失,具有可相加;②水污染对消费部门(市政部门与家庭等)的影响,表现为增加各种防污、治污、除污费用,在收入不变的情况下,这必然会相应地减少在其它方面的消费,从而导致消费质量的下降,属于消费质量意义上的损失,因而,在消费质量上这些损失是可以相加的;③上述两大类损失之和,意味着“生活质量意义上的损失”。因为“生活质量”是由收入状况与消费状况综合决定的,污染对生产领域的破坏,无论是成本增加或产值减少,最终将会影响到家庭收入水平,同时,由于受污染影响的公共部门和家庭被迫会将一部分资金用于防污、治污和除污,必然会相应地减少在其它方面的消费,从而使消费质量降低。因此,①和②两部分损失之和意味着是“生活质量意义上的损失”。

1.2.1　数学计算方法　无论是GDP意义上的产值与成本损失,还是消费(或生活)质量意义上的费用损失,都可以通过以下数学途径计算。

首先,假设损失分项i的价值关系可以不失一般性表示为

Fi=Mi·Pi

并且

Mi=Mi(Q)

Pi=Pi(Q)(2)(3)(1)

　　式(1～3)中:Fi表示分项的价值,它等于物品(或服务)的数量(Mi)与价格(Pi)之积;Mi(Q)表示分项的物品(或服务)数量是水质Q的函数;Pi(Q)表示分项物品(或服务)的价格应是水质Q的函数;下标i可以广泛地表示各种产值类分项、成本类分项、以及消费类分项。

这样,当水质下降时,所造成的分项i的经济损失可以表示为

ΔFi=MiΔPi+ΔMiPi+ΔMi·ΔPi

式中:

ΔMi= ΜiΔQ PiΔPi=ΔQ(5)(6)(4)

　　公式(4～6)可构成一般水污染经济损失计算的数学基础和概念性框架。水污染造成的各分项经济损失由三部分构成:一部分是由水污染造成实物量变化(ΔMi)而产生的价值损失(ΔMiPi);另一部分是由水污染造成实物价格损失的变化(ΔPi)而产生的价值损失(MiΔPi);最后一部分是由水污染造成实物量损失与价值损失乘积(ΔMiΔPi),由于它是一项二阶量,与一阶量相比比较小,通常情况下可以忽略不计。

为此,为了进行水污染经济损失计算,需要计算区域有详细的实物量损失和实物价格损失量资料。由于长期以来水环境状况与用水单位的经济社会损益之间往往不存在直接的单一的对应关系,因此,尽管我国水污染十分严重,而目前有关损失计算所需基础资料的结果十分欠缺。在现有条件下,只能通过大量的现场试验调查来获取。

1.2　流域水污染经济损失计量模型　受人力、财力、以及人类本身对水环境价值认识水平等多种因

素限制,对于流域大尺度空间,很难通过全面周详的现场损失调查,获取计算所需的基本参数。有鉴于此,如何通过研究,建立简易实用的水质-经济影响计量模型,并通过对流域内典型区域水污染经济损失调查和计算,确定模型参数系统,进行流域水污染损失计量,是这一领域亟待突破的关键性技术难题。

数学模型的构建通常需要进行三个关键过程的研究,首先应寻求能较好地反映水质对社会经济影响特点的关系曲线,这是建立数学模型的基础和前提;其次,准确表述关系曲线的函数表达式;最后是函数中参数的确定方法。下面将依次论述本文主要研究过程。

1.2.1　水质对社会经济影响关系　分析水体环境质量对水环境功能特性的影响特点,环境经济界共

[8～11]同认为,水质对经济活动的影响过程,大体呈图1所示的S型曲线形态,普遍地成为构造水污

染经济损失评估模型的基础。图1中横坐标代表水污染状况,纵坐标表示水污染经济损失或危害

。

根据我国通用的水质分类标准和评价方法,本文用综合水

质类别Q代表横坐标水质状况;用水污染经济损失率Yi代表纵

坐标水污染经济损失程度,定义为“水污染对i分项人类活动

造成的经济损失量ΔFi占i分项总量值Fi的比例,即

γi=ΔFi

Fi(7)

　　水质对各类社会经济影响过程客观上具有以下一些共同

特征:

①上下极限。即当水质好到一定程度,如Q

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